[发明专利]提高阵列光电检测器探测灵敏度的阿达玛变换调制方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电技术领域，具体涉及一种信噪比提高的阿达玛变换调制方法。

背景技术

传统光谱仪一般使用点检测器如光电倍增管，通过扫描的方式来获取光谱。而新兴 的全谱直读式光谱仪采用阵列光电探测器来获取全部色散光的光谱，通过光电探测器直 接读取出光谱中的信息，可以免去扫描过程，提高分析效率。目前，使用面阵列光电探 测器作为成像元件已经成为一个通用的方法。

对传统光谱仪进行阿达玛变换改造，可以显著提高光谱仪的分辨能力。根据编码阵 列n的不同，信噪比可以提高(n+1)/2n^1/2倍。但是在传统的阿达玛变换光谱系统中，无 论是使用机械模板、液晶空间光调制器还是数字微镜阵列作为阿达玛模板取代狭缝调制 光信号，都需要外加一个部件来进行光的调制。再将调制后的光通过光电倍增管检测。 基于阿达玛变换的成像系统也是要在成像系统中使用编码元件。利用编码元件对图像进 行调制同样需要使用诸如机械模板、液晶空间光调制器或数字微镜阵列之类的部件。使 用编码部件的问题在于编码部件的响应、运动可靠性以及精确控制都存在一定的可靠性 问题，在光学系统中增加的部件越多，复杂性越大，系统的可靠性就会降低。

发明内容

本发明的目的就是克服上述现有技术的不足，提供一种阵列光电检测器探测灵敏度 的阿达玛变换调制方法。该方法利用阵列检测器多通道的特性，通过阿达玛编码、解码 的方法，可以大幅度提升检测结果的灵敏度。

本发明提供的技术方案是：提高阵列光电检测器探测灵敏度的阿达玛变换调制方法， 使用阵列光电探测器做为检测器，通过检测器获取光信号，模拟阿达玛变换编码部件的 编码过程，通过阿达玛变换编码算法和解码算法处理光电检测器得到的光信号，从而提 高探测灵敏度。

上述阵列光电探测器为一个线阵或者面阵的光电检测器。

所述阿达玛变换的编码算法和解码算法：以阵列光电探测器上的n个像敏单元作为 工作区域进行光电转换，得到原始的光信号数列X_i，其中i＝1，2，……n；将X_i与阿达玛 变换编码模板序列S_i，j对应相乘，再将这个数组求和得到y_j，即yj=Σi=1nSi,jXi,]]>式中y_j是 用第j个模板编码序列调制产生的信号的总和，其中j＝1，2，……n；利用Y＝(y₁，y₂…… y_n)通过阿达玛解码算法解出X，X即为通过阿达玛变换编码算法和解码算法处理后的 光信号。

本发明阵列光电探测器的像敏单元可以划分为一个或多个工作区域，未划分进工作 区域的像敏单元被舍弃；对于划分为多个工作区域，每个工作区域均按照所述的阿达玛 变换的编码算法和解码算法进行处理。

本发明还提供了实现上述调制方法的设备，包括作为检测器的阵列光电探测器、用 于实现阿达玛变换编码算法和解码算法处理光电检测器得到的光信号的装置。

本发明使用阵列光电探测器做为检测器，通过将检测器读取到的信号数列X_i与阿达 玛变换编码模板的编码序列S_i对应相乘，即等同于获得机械模板调制的投影信号强度， 再将这个数组求和，即为等同于单点探测器(如光电倍增管)读到的y_j。

利用阿达玛编码算法处理使用阵列探测器所测定的信号，在相同光电转换时间内， 可以提供更高的信噪比。即根据使用的阿达玛编码算法的中编码码元数n的大小(n为 大于1的自然数，本发明可根据需要设定n的大小以及对应的n阶S编码矩阵)，信噪 比提高(n+1)/2n^1/2倍。并且不需要专用编码部件，适用性非常广泛。